蔣建洲

（江西制造職業(yè)技術(shù)學院，江西 南昌 330095）

近年來，我國已基本實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)全程機械化生產(chǎn)，為了進一步助推我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，廣大科研工作者充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)、自動化技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械相結(jié)合，推動我國農(nóng)業(yè)種植向智能化、自動化方向發(fā)展。農(nóng)業(yè)機械化不僅改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，更提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了標準化、高效化的耕種，減輕了農(nóng)民的勞動強度[1]。

1 全國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)《中國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展白皮書2021》中的數(shù)據(jù)，全國2021年農(nóng)作物耕種機械化率增長迅速，現(xiàn)已達到了平均72.03%的綜合機械化率，相較于2020年提高了0.78個百分點。在耕地方面引入機械作業(yè)率為86.42%，機器播種率為60.22%，機器收割率為64.66%。糧食作物的綜合機械化率有快速增長趨勢，水稻、玉米、小麥等常見農(nóng)作物耕種收綜合機械化率較高，如圖1所示，其中以大中型拖拉機為主。另外，北斗、5G等信息技術(shù)逐漸成熟并投入到了農(nóng)機裝備生產(chǎn)一線，加裝北斗衛(wèi)星導航的大中型收割機已有60多萬臺投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，植保無人機9萬多架，比上年增長39.22%。

圖1 常見作物耕種收綜合機械化率

2 自動化技術(shù)在農(nóng)機設(shè)備方面的應用

2.1 診斷機械故障

農(nóng)業(yè)機械設(shè)備在開展項目作業(yè)的過程中，無法完全避免的就是設(shè)備的故障問題。由于農(nóng)田作業(yè)環(huán)境比較惡劣、障礙物較多，農(nóng)業(yè)機械難免會出現(xiàn)問題，若是設(shè)備出現(xiàn)比較常見的問題，都是通過儀器來進行檢查再診斷，但是這樣的檢查效果并不好。如果出現(xiàn)了一些復雜的零件損壞問題，人工和儀器都很難檢測，無法有效進行診斷，很可能會引發(fā)一系列的安全隱患，嚴重時會造成內(nèi)部精密零件的損壞。利用農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)能夠準確分析系統(tǒng)所提供的信息，并通過分析得出設(shè)備出現(xiàn)的常見問題及其原因，從而制定相應的解決方案，提高診斷率[2]。

2.2 自動控制配電系統(tǒng)

自動化控制技術(shù)的核心部分就是可編程的邏輯控制面板，它最重要的作用就是能夠?qū)⒄麄€電網(wǎng)連接起來，確保電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。在農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展的過程中，可編程邏輯控制面板逐步取代了機電控制面板，實現(xiàn)了對配電系統(tǒng)的自動控制，成為目前農(nóng)業(yè)機械設(shè)備應用的重要組成部分，可以保證整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的順利。

2.3 提高農(nóng)業(yè)機械的安全性和靈活性

以往的農(nóng)機自動化技術(shù)主要是依靠技術(shù)工人進行實際的操作，并且農(nóng)機傳統(tǒng)的自動化僅限于幾個較為簡單、單一的技術(shù)動作。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸滲透到各行各業(yè)，也為我國農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展作出了巨大的貢獻。通過將技術(shù)人員設(shè)計好的算法應用到農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中，可以進行一些較為復雜的工作，相對于傳統(tǒng)的自動化控制技術(shù)來說，不僅在技術(shù)層面進步較大，還可以保障操作者的安全，機械的靈活性更強，縮短了作業(yè)時間，大大提高了農(nóng)機的工作效率[3]。

2.4 智能化監(jiān)控溫室大棚

在溫室大棚內(nèi)種植的作物，大部分是較為嬌貴的品種或者反季節(jié)蔬菜水果，這類作物對溫度和濕度的要求非常高，若是外界自然環(huán)境滿足不了作物的生長需求，就需要靠人工來進行溫度和濕度等的調(diào)節(jié)，以此來保障所有作物的正常生長。并且，溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度要完全按照作物的生長規(guī)律調(diào)節(jié)?；诖?，溫室大棚內(nèi)的自動化檢測設(shè)備能夠起到良好的監(jiān)控作用，實時檢測棚內(nèi)整體的溫濕度，操作人員可通過遠程系統(tǒng)對棚內(nèi)進行自動化灌溉、溫度調(diào)節(jié)，僅僅需要1~2人，就可以實現(xiàn)對大棚的全面管理。這樣不僅降低了人力資源的成本，節(jié)約了時間，而且整個大棚的生長環(huán)境也都能夠滿足農(nóng)作物的生長需求。目前，大部分的溫室大棚接入了自動化監(jiān)控設(shè)備，整體的工作效率都得到了提高。另外，自動化檢測設(shè)備不僅能夠監(jiān)控作物的生長狀態(tài)和發(fā)育過程，還可以根據(jù)實時情況開展自動灌溉或噴藥工作[4]。若是某一區(qū)域的植物極度缺水，監(jiān)控設(shè)備檢測到后，會自動進行灌溉工作；若是發(fā)現(xiàn)病蟲害，就及時噴灑農(nóng)藥。通過監(jiān)控，最大程度上降低了農(nóng)作物的損耗。

2.5 自動化節(jié)水灌溉

在生產(chǎn)中，農(nóng)作物需要根據(jù)當?shù)氐臍夂颦h(huán)境、地理條件等定期進行灌溉。每種作物的生長周期不同，所需要灌溉的綜合水量也不同。由于我國特殊的地理環(huán)境，很多地區(qū)較為干旱，年降水量不足，大部分作物都需要人工來澆灌，雖然能夠滿足作物的需求，但是效率不高，而且會浪費大量的水。采用自動節(jié)水技術(shù)裝備，既能合理地降低人力、物力和時間，又能節(jié)約水資源。自動節(jié)水裝置配有自動傳感器，能利用計算機技術(shù)對作物進行動態(tài)監(jiān)測，分析作物的生長狀態(tài)是否缺水，選擇合適的時間進行澆水，同時還能夠智能設(shè)置供水量，選擇澆水方式，包括噴灌、滴灌等。這樣既能保證水分的充分利用，又能保證作物的正常生長，避免因澆水不足或者澆水過量而造成損失[5]。

2.6 其他應用

衛(wèi)星遙感技術(shù)是通過機器的傳感器，對周圍的物體進行感應，處理匯總信息并傳遞信息，對信息進行全面、深入的分析，保障測量的精確度。遙感技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的范圍較廣，包括但不限于土地、水、森林、草原等資源信息的收集、處理，可每天24 h工作，成本較低，覆蓋的領(lǐng)域較廣[6]。遙感技術(shù)能夠快速檢測到100 m~800 m范圍內(nèi)的信息，并通過成像技術(shù)傳遞給操作人員以便掌握實時數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)可以應用于不同的方面，不僅僅局限于溫室大棚的管理中，更多的是應用到農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)生產(chǎn)上，將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)與計算機技術(shù)進行融合，以實現(xiàn)自動化、精準化作業(yè)。例如，2BS-JT10型精密蔬菜播種機，集合了土地整理、播種、覆土以及壓實等流程，更能夠同時進行10行播種，工作效率非常高，節(jié)約了90%以上的人力。安裝北斗導航系統(tǒng)的拖拉機在整地收割方面的精準度有了較高提升，作業(yè)期間，能夠?qū)⒅本€誤差控制在±2.5 cm/100 m，使廣大農(nóng)民親身體驗到了農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)的便利。

3 農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展短板

3.1 區(qū)域發(fā)展不平衡

我國地域遼闊，地勢復雜，這給農(nóng)業(yè)機械化的普及帶來了不小的難度。大部分的農(nóng)業(yè)機械在平原、丘陵都能夠很好地進行作業(yè)，但是到了山地崎嶇路段，狀況頻發(fā)。同時，農(nóng)機的創(chuàng)新發(fā)展問題突出，為了平衡我國南北地域之間的發(fā)展差異，必須加大科技、資金力量的投入，研發(fā)出更多適合在丘陵山區(qū)工作的農(nóng)業(yè)機械。

3.2 設(shè)施裝備發(fā)展不均衡

如今，我國的農(nóng)機以中小型為主，主要用于耕種、收割，缺少秸稈處理、田間雜草處理機器等。常用于小麥、玉米等農(nóng)作物的田間作業(yè)，特色農(nóng)牧少，例如當前種植藕，從耕種到采摘，都需要人力來完成，沒有專業(yè)的農(nóng)業(yè)機械。針對農(nóng)機裝備發(fā)展不均衡、研發(fā)力度不夠等問題，我國還需要進一步調(diào)整農(nóng)機研發(fā)資源結(jié)構(gòu)，引入高技術(shù)型人才，促進我國農(nóng)業(yè)機械化繼續(xù)向前推進[7]。

3.3 農(nóng)業(yè)機械創(chuàng)新能力不足

當前我國農(nóng)業(yè)設(shè)備制造企業(yè)研發(fā)力度不夠大，據(jù)了解，農(nóng)業(yè)機械相關(guān)企業(yè)的研發(fā)能力較弱，甚至有的企業(yè)一年的專利僅有一兩個，遠遠不夠支撐創(chuàng)新能力的提升。當然，企業(yè)與科研單位的研發(fā)不僅僅需要資金和技術(shù)上的支持，重型智能機器由于其自身的研發(fā)難度，還有很多難題需要科研人員來攻克。與此同時，外國的知名品牌高度壟斷市場，也增添了我國農(nóng)業(yè)機械創(chuàng)新難題[8]。

4 推進農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展的策略

4.1 加大農(nóng)機科研投入

隨著改革開放的深入，我國的農(nóng)業(yè)機械研究水平也有了一定的提高，許多優(yōu)秀的高效自動化技術(shù)、系統(tǒng)智能化程度較高的農(nóng)業(yè)機械早已進入農(nóng)機消費市場，在整體上推動了農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)、智能化系統(tǒng)的發(fā)展。但是與歐美發(fā)達國家相比，我國的農(nóng)機自動化水平和智能化水平仍較為落后，發(fā)展的道路還很長。因此，國家應該加大農(nóng)業(yè)科技研發(fā)投入，制定相關(guān)的獎勵措施，給予農(nóng)業(yè)科技研發(fā)充足的資金和資源，鼓勵農(nóng)業(yè)科技工作者努力研究，開發(fā)出符合中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的高效、自動化、智能化的農(nóng)業(yè)機械，同時提高科技成果轉(zhuǎn)化利用效率，保證科技成果能被充分利用，發(fā)揮出其自身價值。

4.2 對傳統(tǒng)農(nóng)機進行自動化改造

當前，在我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用了許多常規(guī)農(nóng)機，有些農(nóng)機已經(jīng)達到了半自動化的水平。要加快農(nóng)機自動化技術(shù)的發(fā)展，必須結(jié)合當前農(nóng)機的實際情況以及當前農(nóng)機的特點，對現(xiàn)有農(nóng)機進行智能化、自動化水平的提升。尤其是在大中型農(nóng)機上，進行自動化技術(shù)和智能化系統(tǒng)的更新，可以大大提高農(nóng)機的工作質(zhì)量和工作效率，同時也可以減少購置自動化設(shè)備的成本[9]。在進行傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)的升級和改造時，要注意與原有的機器設(shè)備特點相結(jié)合，以保證自動化系統(tǒng)和裝備的可靠運行，保證其安全性。

4.3 擴大農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展領(lǐng)域

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域開發(fā)自動化技術(shù)，可以有效地提升我國現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而在農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展過程中，還要擴大自動化和智能化的范圍，擴大到所有的工業(yè)領(lǐng)域，不僅包括農(nóng)產(chǎn)品加工、貯藏及畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)，還要使農(nóng)機自動化技術(shù)在更多的行業(yè)發(fā)揮出應有的作用。

4.4 推廣節(jié)約型、環(huán)保型自動化農(nóng)機裝備

在灌溉方面，農(nóng)業(yè)機械不僅要保證相關(guān)的設(shè)備能夠分析土壤中的水分含量，還要對灌水時機、灌水量進行智能識別與自動化操作，符合節(jié)約用水的原則，提高水資源的綜合使用率，減少水資源的浪費。與此同時，在收獲季節(jié)，也要針對收割機進行設(shè)計與規(guī)劃，不僅要提高農(nóng)產(chǎn)品的收割率，而且要降低對周圍環(huán)境的污染程度[10]。另外，機械本身更要重視裝備的節(jié)能水平，降低能耗，達到節(jié)約燃料的目的。

5 結(jié)論

綜上所述，農(nóng)機自動化技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)，具有重大的現(xiàn)實意義。目前，我國在農(nóng)機自動化控制、澆灌、收割等方面的研究較為深入，取得了很好的成果，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和產(chǎn)業(yè)化水平打下了堅實基礎(chǔ)。但在農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)的研發(fā)和應用方面，與發(fā)達國家相比，還有很大的差距。因此，科研工作者應該緊抓研發(fā)，綜合發(fā)展農(nóng)機自動化技術(shù)研究，進一步提高計算機視覺技術(shù)、施肥灌溉等方面的研究水平，為我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供強有力的支撐。